进入21世纪以来,全世界科学经济都得到了迅速的发展。世界经济的快速发展必然带来能源的大量消耗,石油和天然气仍然是能源的主要组成部分。近些年来,在人类还无法离开这些化石能源的时候,陆上能源的采集量已经远远不能满足人类的需求。因此对石油与天然气的开发渐渐的已从内陆地区转向蓝色海洋,从浅海地区转向深海地区。随着海洋资源成为热点各国竞相开发,地球上还仅剩下两块由于环境极端恶劣的区域保存着丰富的资源——极地。从而“北极航线”被搬上国际舞台,越来越多的极地船舶、极地科考船和极地潜器投入到北极航线的开发拓展上来。与此同时极地破冰船破冰结构的低温疲劳问题成为了专家学者们的研究热点,极地破冰船破冰结构的低温疲劳问题是因为其工作原理造成的,极地破冰船在通常情况下有两种破冰方式,一种是连续破冰的方法,另外一种为冲撞式破冰。不管何种极地破冰船破冰方式在船首位置破冰区域会都会产生疲劳问题,由于船首会被多次撞击,疲劳问题尤为重要,由于极地破冰船航行于极地低温区域,低温对疲劳裂纹扩展速率具有敏感性,这是一个现在正在研究的热点。因此,开展对极地破冰船用钢EH36的低温疲劳裂纹扩展速率研究是具有重要科学研究前景和工程实际意义的。本文的主要研究目的是极地破冰船用钢的低温疲劳性能,首先探究极地破冰船用钢EH36的低温力学性能,包括弹性模量,屈服强度,抗拉强度,延伸率和断面收缩率随温度的变化;然后探究极地破冰船EH36的疲劳裂纹扩展速率,包括不同应力比,不同温度对疲劳裂纹扩展速率的影响;最后对极地破冰船用钢EH36的疲劳裂纹扩展速率进行预报,并选取钛合金进行对比分析。基于这一目的,本文主要研究工作有如下几个方面:(1)对国内外低温疲劳以及低温疲劳裂纹扩展速率预报方法进行综述,重点掌握低温下疲劳裂纹扩展速率预报办法,为了本文的研究打下基础;(2)根据查阅的大量文献资料,学习并掌握极地破冰船用钢基本力学性能以及温度对该船用钢材疲劳裂纹扩展速率的影响;(3)对极地破冰船用钢EH36的室温和低温基本力学性能开展试验研究,得到不同温度下材料的屈服强度、弹性模量等,从而建立各个力学性能参数与温度之间关系;(4)对极地破冰船用钢EH36在不同载荷比和不同温度下的疲劳裂纹扩展速率开展试验研究,得到极地破冰船用钢EH36在不同载荷比和不同温度下的疲劳裂纹扩展速率曲线,从而得到载荷比和温度对该材料疲劳裂纹扩展速率的影响;(5)建立极地破冰船用钢EH36裂纹扩展速率预报模型,模型中考虑温度影响,并将模型预报结果与试验结果对比,从而验证该预报模型可行性和可靠性,为极地破冰船用钢EH36疲劳裂纹扩展速率的预报奠定研究基础;(6)对钛合金材料进行低温情况下疲劳裂纹扩展速率试验研究,得到温度对钛合金材料疲劳裂纹扩展速率的影响,用上述预报模型进行预报并与试验结果进行对比研究,从而验证该模型是否适用于不同材料,为其他极地破冰船用钢的疲劳裂纹扩展速率的预报奠定研究基础。